Filtros de harmonicos

Filtros Passivos

Com a popularização de elementos de cargas não lineares no setor industrial, comercial e residencial, tornou-se mais evidente a presença de distorções harmônicas nas ondas de tensão e corrente da rede elétrica. O que pode trazer vários problemas ao funcionamento de equipamentos alimentados por essa rede poluída com frequências acima da fundamental.

Uma alternativa amplamente usada para contornar essa questão é o uso de filtros harmônicos passivos que são capazes de atrair as distorções harmônicas para um caminho de baixa impedância em paralelo ou dissipá-los por uma alta impedância em série através de um circuito composto basicamente por capacitores, indutores e resistores (ref 2007).

Os filtros passivos podem ser diferenciados quanto a sua forma de conexão ao circuito principal, podendo ser  instalados em derivação shunt (paralelo) ou em série no barramento.

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Fig X. Formas de conexão de filtros: (a) Série; (b) Derivação Shunt (paralelo) (Ref2007).

Pensando sobre o isolamento, um filtro em derivação shunt acaba saindo bem mais barato que um em série de mesma eficácia, pois o shunt pode ser aterrado em um dos terminais, assim por ele passa somente a corrente harmônica sintonizada e a parcela da corrente fundamental, enquanto que no filtro série passa a corrente total do circuito.(ref 2007). Outra vantagem do shunt é que na frequência fundamental ele supre a potência reativa necessária ao fator de potência e o filtro série consome essa potência.

Os filtros em derivação ainda podem ser divididos em sintonizados ou amortecidos, onde se varia a relação de impedância por frequência (ref.RP Nas).

Os filtros sintonizados (passa-banda) são selecionados para que o circuito apresente uma, duas ou três frequências de ressonância. Sendo que na frequência de ressonância estes filtros apresentam baixa impedância resistiva e para as demais frequências têm impedância muito superior. Sendo capacitivos em baixas frequências e indutivos nas superiores. Um ponto importante deste tipo de filtro é que ele deve ser sintonizado um pouco abaixo da frequência desejada (dessintonia), para garantir eficiência mesmo com oscilações na frequência fundamental (ref ernandes)que desloca as frequências harmônicas no tempo, incertezas agregadas às grandezas dos componentes (capacitâncias, indutâncias) e variação de impedância. Previne-se, assim,  o filtro de agir como um curto circuito em caso de ressonância.  Em comparação com as outras alternativas, essa se mostra mais simples e econômica, é eficiente na frequência de sintonia mas tem baixa influência na harmônicas mais distantes.

Os filtros amortecidos também são capacitivos na frequência fundamental, com baixa impedância, principalmente resistiva, para frequências superiores a uma determinada frequência característica. Eles podem ser classificados como de primeira, segunda e terceira ordem ou tipo C (ref RP Nas). Como mostra a figura:

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Fig. X: Filtros Amortecidos: (a) 1a ordem; (b)2a ordem; (c) 3a ordem; (d) tipo C; (Ref RP Nasc)

O de primeira ordem é impraticável, pois requer um grande capacitor e implica muitas perdas na frequência fundamental . (ref RP Nasc).

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